RicezioneSatNOAA-v1.1

Progetto Ricezione Satelliti NOAA
Dettagli di progetto
Alberto Trentadue IZ4CEZ - A.R.I. Modena
Sommario
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L'antenna “Turnstile”
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Il preamplificatore
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Il ricevitore digitale (SDR)
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Il downconverter
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Il SW di ricezione
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L'antenna Turnstile a doppio dipolo
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Soluzione rapida e poco dispendiosa
Specifica per la ricezione di segnali
satellitari
Polarizzazione circolare necessaria per la
ricezione satellitare
Esempio. Vedi rif.[3]
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L'antenna Turnstile – schema
costruttivo
λ/4 = K · 300/(4· freq)
Rifle
ttori
freq = 137 (MHz)
K = fattore di velocità del coassiale
d
tori
t
e
l
f
i
R
All' RX
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Caratteristiche di un antenna
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Un antenna è caratterizzata da un guadagno e una
direzionalità
Il guadagno è una misura di “quanto bene sente” i
segnali radio
La direzionalità è una descrizione delle direzioni
verso cui “sente” meglio i segnali radio
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Direttiva
Omnidirezionale
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L'antenna Turnstile – pro & cons
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Rispetto alle antenne direttive:
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Pro
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–
Omnidirezionalità, sia orizzontale che di elevazione
–
Non richiede controllo di direzione e rotore
–
Facile da realizzare
–
Leggera e facile da installare
Contro
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–
Guadagno minore
–
Guadagno variabile rispetto alla direzione di elevazione
–
Maggiori disturbi nella qualità delle immagini ricevute
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Preamplificatore/Preselettore
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Amplificazione di segnali deboli
–
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I NOAA trasmettono con poche decine di Watt a 850
Km di distanza
Riduzione dei disturbi e del rumore circostante
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–
Presenza di forti emissioni FM (radio private)
–
Rumori di origine urbana o industriale
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Preamplificatore – Schema a blocchi
Alimentazione
Induttore
Filtro
Selettore
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Amplificatore
Basso Rumore
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Coax 50Ω
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Preamplificatore – Punti chiave
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Preselettore centrato sui 137 Mhz
–
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Filtro 3 sezioni risonanti
Componente attivo a larga banda e basso rumore
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MAR-6 prodotto da Mini-Circuits
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Tecnologia monolitica
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Alimentazione dal cavo di antenna
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Facile realizzazione, non critico
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Preamplificatore – Filtro selettore
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3 stadi di filtri risonanti
Adattati alle impedenze
dell'antenna e dell'ampli
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Banda passante di pochi MHz
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Preamplificatore – il MAR-6+
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Amplificatore monolitico
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Larga banda: DC … 2 GHz
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Basso rumore: NF = 3db @ 0.5GHz
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SMD
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Impiego immediato
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Preamplificatore – l'alimentazione
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Alimentazione dal cavo di antenna
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Permette l'installazionme in prossimità dell'antenna
per minimizzare l'effetto del rumore termico
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Disaccoppiamento per mezzo di induttanze
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Regolatore integrato 7806 in conteniotre TO-92
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Preamplificatore – Schema complessivo
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Analogico e digitale
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I ricevitori radio, fino agli inizi del 2000 erano tutti
analogici
Analogico: che trasforma grandezze elettriche (tensione e
corrente) attraverso effetti fisici dei componenti
Adesso i ricevitori radio possono essere anche digitali
Digitali: che traduce le grandezze elettriche in numeri e poi
elabora i numeri con processori e memorie
Un esempio comune: il ricevitore Digitale Terrestre
Un'altro esempio di tecnologia digitale: gli MP3 e i loro
lettori
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Ricevitori radio analogici e digitali
Ricevitore Radio Analogico Classico
PREAMP
SELETTORE
FRONT
END
DEMOD
AUDIO
Flusso di dati numerici
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PREAMP
SELETTORE
HW
ACQUISIZIONE
FRONT
END
CAMP
RF
PC
SW
SDR
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SCHEDA
AUDIO
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QSD – Quadrature Sampling Detector
Il QSD è un circuito che
estrae due segnali audio
da un segnale a
frequenza radio
In questo modo è
possibile far “sentire” il
segnale radio ad una
comune scheda audio
La scheda audio,
proprio come la musica,
sa anche elaborare i
segnali audio del QSD
In un QSD la frequenza dell'oscillatore LO deve essere circa 4 volte quella della
portante del segnale
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Ricevitore digitale low-cost
PC
PREAMP
SELETTORE
FRONT
END
line-in
QSD
SCHEDA
AUDIO
CAMP
RF
Freq Fc
SW
SDR
Flusso di dati numerici
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Il Downconverter
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La frequenza di un QSD non può essere troppo
elevata
–
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Si può arrivare a circa 64 MHz, massimo 80 MHz
Il segnale del NOAA è a 137 MHz. COME FARE?
Bisogna “TRASLARE” il segnale del NOAA ad un
valore più basso
Il Downconverter è un modulo che trasla i segnali
radio da una frequenza ad una molto più bassa
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Schema a blocchi completo del
ricevitore
PC
line-in
PREAMP
SELETTORE
FRONT
END
QSD
DOWN
CONV
Freq FD
SCHEDA
AUDIO
CAMP
RF
Freq Fc
SW
SDR
Flusso di dati numerici
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Il Software SDR
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Il software utilizza la scheda audio per demodulare
il segnale
Il SW diventa parte integrante del ricevitore radio
Per questo la tecnica di demodulare un segnale radio
col SW si chiama Software Defined Radio: Radio
definita dal Software
Il ricevitore da sentire ciò che il software SDR è in
grado di demodulare
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Il SW SDR WinRad
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WinRad è un software SDR ideato da un
radioamatore americano, Jeffrey Pawlan, WA6KBL
e realizzato da un radioamatore italiano, Alberto Di
Bene I2PHD
Offre tutte le funzionalità di un ricevitore radio
professionale all'interno di un PC
E' quindi in grado di demodulare anche il segnale
dei satelliti NOAA
E' assolutamente libero e gratuito
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Il SW SDR WinRad
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Il SW di ricezione
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I satelliti NOAA inviano un segnale digitale simile alle FM
Il segnale porta un “suono” che contiene l'informazione codificata con
le informazioni dei punti dell'immagine (stesso principio del fax)
Il ricevitore restituisce un segnale audio che trasporta dati con una
codifica proprietaria
–
APT : Automatic Picture Transmission in banda 137MHz
–
HRPT : High Res. Picture Transmission in banda 1700 MHz
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Il SW di ricezione traduce la codifica in immagini visibili
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WXtoImg [2] permette la decodifica dei segnali APT ed HRPT
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SW di ricezione – la connessione audio
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WXtoImg riceve il segnale audio dall'ingresso di
una scheda audio
Nel caso del ricevitore analogico, si userebbe
l'ingresso fisico della scheda audio
Nel caso del ricevitore digitale è necessario
ridirigere l'audio da WinRad a WXImage
Si utilizza per questo il Virtual Audio Cable
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SW di ricezione – schema a blocchi
WXtoImg
WinRad
Audio
demodulato
Driver
Scheda
Audio
Virtual Audio
Cable
S.O. - Windows
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WXtoImage – il risultato atteso
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Grazie e Buon Lavoro!
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Riferimenti
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[1]: http://www.winrad.org/
●
[2]: http://www.wxtoimg.com/
●
[3]: http://www.digitalham.co.uk/weather/equipment/turnstile-antenna/
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